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Baumfällmaschinen bzw. -erntemaschinen mit einer Kettensäge und einer Führungsschiene,
welche jenen Typen entspricht, die mit von Hand zu haltenden Kettensägen verwendet
werden, sind unter anderem bekannt aus den Patenten US 3,991,799, US 4,116,250, US
4,161,200, US 4,219,059 und US 4,552,191. Bei diesen ist die Führungsschiene an einem
Befestigungsgrundteil drehbar um die Antriebswelle des Motors für das Antriebszahnrad der
Kettensäge angebracht. Die Führungsschiene und die Kettensäge werden durch einen
hydraulischen Zylinder, der auf das Grundteil oder einen mit diesem verbundenen Schaft wirkt, in
Richtung auf den zu fällenden Baum vorbewegt.
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Bei Baumerntemaschinen wird die Sägekette in hohem Maße beansprucht, läuft mit hoher
Geschwindigkeit und verschleißt schnell. Dies führt zu teuren Stillstandszeiten für das
Wechseln oder Spannen der Sägekette und zu der Möglichkeit, daß die Sägekette zu schlaff
bzw. überdehnt wird, so daß sie von der Führungsschiene abspringt.
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Aus Gründen der Sicherheit ist es wichtig, daß die Sägekette mit einer angemessenen Kraft
gespannt ist, da eine zu kleine Kraft dazu führen könnte, daß die Glieder der Kette verkippen
und die Führungsnut der Führungsschiene verlassen, und eine zu hohe Kraft beeinträchtigt in
nachteiliger Weise die Schmierung der Sägekette und verschleißt die Nieten zu schnell.
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Im Stand der Technik wird die Spannung bzw. Spann kraft in der Sägekette normalerweise
durch Lösen der Bolzen eingestellt, welche die Führungsschiene halten, woraufhin die
Führungsschiene in Längsrichtung mit Hilfe eines Schraubenmechanismus bewegt wird und
anschließend die Bolzen wieder festgezogen werden. Dies stellt keine gute Kontrolle bzw.
Steuerung der Spann kraft sicher, da keine Einrichtung für das Messen der Kraft vorhanden ist
und da diese Kraft durch Verschleiß und Temperaturanstieg der im Gebrauch befindlichen
Sägekette beeinflußt wird.
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Dieser Einstellvorgang erfordert, daß die Maschine angehalten wird und daß die Bedienperson
oder ein anderer Fachmann die Einstellung mit geeigneten Werkzeugen vornimmt. Der Ausfall
an Produktionszeit und das Erfordernis, daß die Bedienperson ihre Kabine verläßt, macht es
wahrscheinlich, daß die Einstellung nur selten vorgenommen wird, außer dann, wenn die
Sägekette oder die Führungsschiene ausgetauscht werden muß, was nicht häufig genug
vorkommt.
Zweck der Erfindung
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Die Erfindung liegt in dem Befestigungsgrundteil für eine Führungsschiene mit einer
automatischen Spannvorrichtung, welche die Sägekette mit einer vorbestimmten Kraft gespannt hält,
ohne irgendeine Tätigkeit der Bedienperson, und welche einen schnellen Wechsel der
Sägekette ohne das Erfordernis des Lösens irgendwelcher Bolzen erlaubt. Dies gewährt mehr
Betriebszeit und eine verbesserte Lebensdauer für die Sägekette.
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Das automatische Spannen einer Sägekette ist im Stand der Technik aus den US-Patenten
3.194,284 und US 3.636,995 bekannt, bei welchen eine mechanische Feder in dem
Befestigungsgrundteil die Führungsschiene nach außen drückt, wie in der US 2,316,997, bei welcher
eine Feder in der Maschine den Nasenteil bzw. das Vorderende der Führungsschiene über eine
Hebelverbindung nach außen drückt, der US 2,532,981 und US 4,486,963, bei welcher der
Nasenteil bzw. das Vorderende durch eine Feder in der Führungsschiene nach außen gedrückt
wird, und der US 3,279,508, bei welcher die gesamte Führungsschiene durch eine Feder in
der Führungsschiene nach außen gedrückt wird. In der Praxis ist keine dieser Anordnungen ein
Erfolg geworden, da eine von einer mechanischen Feder mit einer für die Sägekette
geeigneten Kraft nach außen gedrückte Führungsschiene auch durch irgendeine unerwünschte äußere
Kraft, die auf den Vorderteil der Führungsschiene wirkt, nach innen gedrückt werden kann, so
z. B. wenn eng bei einanderstehende Bäume gefällt werden, mit dem Effekt, daß die
Spannung in der Sägekette verlorengeht, so daß sie aus der Nut in der Führungsschiene
herausspringt. Dies kann auch passieren, wenn der zu fällende Baum sich nach rückwärts lehnt und
der nichtschneidende Teil der Sägekette festgeklemmt wird. In der US 4,486,963 wird ein
Verfahren dargestellt, um die für die Einwärtsverschiebung der Führungsschiene erforderliche
Kraft größer zu machen, als die die Führungsschiene auswärts drückende Kraft, da jedoch
dieses Verfahren von trockener Reibung abhängt, funktioniert es in der Praxis nicht gut auf
Grund der Wirkung der reichlichen Schmierung und starker Vibrationen in der
Führungsschiene.
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Die Erfindung beschreibt ein Befestigungsgrundteil, welches dafür ausgelegt ist, die
Führungsschiene mit einer begrenzten und vorbestimmten Kraft nach außen zu drücken, wobei
die Führungsschiene dennoch von äußeren, auf den Vorsprungsteil der Führungsschiene
wirkenden Kräfte vollständig unbeeinflußt bleibt.
Beschreibung der Erfindung
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Ein Befestigungsgrundteil gemäß der Erfindung weist eine starre Platte auf, die drehbar um die
Antriebswelle herum montiert ist. In der Platte befindet sich ein radial verlaufender Schlitz,
entlang welchem ein Führungsstück gleiten kann, wobei dieses Führungsstück an der
Führungsschiene angebracht ist, ebenso wie eine Verbindung, an welcher ein hydraulischer
Zylinder die für das Drehen des Befestigungsgrundteiles mit der Führungsschiene erforderliche
Kraft aufbringt. Ein Kolben erstreckt sich von der Platte in den Schlitz hinein und wirkt auf das
Führungsstück, um die Führungsschiene nach außen zu drücken. Der auf den Kolben wirkende
Druck wird hydraulisch von einer in sich abgeschlossenen Druckquelle übertragen, wobei die
Druckquelle vorzugsweise eine Gasfeder aufweist.
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Zwischen dem Kolben und der Druckquelle befindet sich eine Ventileinrichtung, die über einen
äußeren Handgriff in eine von drei Positionen einstellbar ist, nämlich: geschlossen, offen oder
offen in eine Richtung von der Druckquelle zu dem Kolben. Während des Sägens befindet sich
die Ventileinrichtung in ihrer Einwegposition und drückt damit die Führungsschiene nach
außen und hält die Sägekette gespannt, während äußere, gegen die Führungsschiene
wirkende Kräfte, diese nicht einwärts verschieben können.
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Für das Wechseln der Sägekette oder Führungsschiene wird das Ventil in seine Offenstellung
gebracht und die Führungsschiene wird mit einem Hebel einwärts verschoben, woraufhin das
Einstellen des Ventils in seine geschlossene Position folgt und damit das Verriegeln des
Kolbens in seiner inneren Position. Die Sägekette oder die Führungsschiene können dann
einfach gewechselt werden.
Beschreibung unter Bezug auf die Figuren
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Die Erfindung wird genauer mit Bezug auf die Figuren beschrieben, wobei
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Figur 1 das Befestigungs-Grundteil mit der Antriebswelle von unten zeigt,
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Figur 2 die Führungsschiene mit dem Führungsstück zeigt,
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Figur 3 das Befestigungs-Grundteil uiid die Führungsschiene von der Nase der
Führungsschiene aus gesehen zeigt und
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Figuren 4 und 5 zwei Versionen der Ventileinrichtung zeigen.
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Figur 1 zeigt die Unterseite des Befestigungsgrundteiles, welches eine Platte (11) aufweist,
die um eine Welle (12) drehbar montiert ist, welche an ihrem Ende ein Antriebsritzel (13) für
die Sägekette trägt. In der Platte befindet sich ein radialer Schlitz (14) mit festen Rippen (15).
ln der Nähe des Umfanges der Platte befindet sich ein Loch (16), welches Teil einer
Verbindung ist, in welcher ein hydraulischer Zylinder die Kraft aufbringt, die erforderlich ist, um
das Befestigungsgrundteil und die Führungsschiene während des Sägens zu drehen.
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Ein Kolben (17) erstreckt sich von der Platte in den Schlitz (14). Der Kolben ist durch
Fluidkanäle (41, 42) und eine Ventileinrichtung (18) mit einer geschlossenen Druckquelle (19) in der
Platte verbunden, wobei die Druckquelle eine Feder aufweist, die eine mechanische Feder sein
kann, jedoch vorzugsweise eine Gasfeder ist mit weniger Volumen und einem wohldefinierten
Druck. Falls es nicht möglich ist, einen Kolben (17) von ausreichendem Druck innerhalb der
Dicke der Platte (11) unterzubringen bzw. einzupassen, so können zwei kleinere, parallele
Kolben verwendet werden. An den radialen Schlitz (14) anschließend ist eine Kerbe (21)
vorgesehen, in welcher ein Hebel (20) zeitweise angebracht werden kann, mit dessen Hilfe die
Führungsschiene (35) entlang des radialen Schlitzes (14) für den Wechsel der Sägekette
einwärts verschoben werden kann.
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Figur 2 zeigt die Oberseite der Führungsschiene (35), um deren Kante herum die Sägekette
(37) in einer Nut geführt wird und Figur 3 zeigt die Platte (11) und die Führungsschiene (35),
gesehen von der Nase (dem Vorderende) der Führungsschiene. Auf der Oberseite der
Führungsschiene (35) ist ein Führungsstück (36) angebracht, entweder dauerhaft durch Vernieten
oder Schweißen oder lösbar mit Hilfe von Bolzen.
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Das Führungsstück (36) ist mit Führungsrippen (31, 32) versehen, die mit den festen Rippen
(15) der Platte (11) zusammenwirken, um die Führungsschiene (35) entlang des radialen
Schlitzes (14) ohne Richtungswechsel leicht gleitbar zu machen. Das Führungsstück (36) hat
eine hintere Kontaktfläche (34), an welcher der Kolben (17) eine Kraft aufbringt, welche die
Führungsschiene (35) nach außen drückt, bis die Sägekette (37) gespannt ist, und hat eine
vordere Kontaktfläche (33), auf welche der Hebel (20) einwirkt, um die Führungsschiene für
das Wechseln der Sägekette einwärts zu verschieben. Die Rippen (15, 31, 32) halten die
Führungsschiene (35) weit genug von der Platte (11), um die Sägekette frei laufen zu lassen.
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Figur 4 zeigt einen Schnitt der Ausführungsform der Ventileinrichtung (18), die mit der
Druckquelle (19) über einen Kanal (41) und mit dem Kolben (17) über einen zweiten Kanal
(42) verbunden ist. Die Ventileinrichtung (18) weist zwei Ventilkegel (43, 44), einen Schaft
(45) und eine Feder (50) auf. Der Schaft (45) kann mit einem Handgriff und über einen
Exzenter (46) auf unterschiedliche Tiefen herabgedrückt werden. Die Mittelposition (48) des
Handgriffes ist die Offenstellung, in welcher beide Ventilkegel (43, 44) von ihren Sitzen frei
sind und den Durchtritt von Fluid in beiden Richtungen durch die Ventileinrichtung freigeben.
In dieser Position kann die Führungsschiene (35) durch den Hebel (20) einwärts verschoben
werden, wobei sich Fluid von dem Kolben (17) durch die Ventileinrichtung zu der Druckquelle
(19) bewegt. Wenn der Handgriff dann in die geschlossene Position (49) gestellt wird, so wird
der Schaft (45) durch den Exzenter (46) weiter herabgedrückt und der obere Ventilkegel (43)
schließt, so daß der Kolben (17) in seiner inneren Position eingeschlossen bzw. verriegelt ist.
Die Sägekette ist dann lose und kann leicht gewechselt werden. In dieser Position kann auch
die Führungsschiene (35) für einen Wechsel oder zwecks Wartung abgenommen werden.
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Nach dem Einlegen bzw. der Montage einer neuen Sägekette oder Führungsschiene wird der
Handgriff in die mittlere, offene Position (48) bewegt und läßt damit den Kolben (17) sich
vorbewegen, so daß er die Sägekette spannt. Während des Sägens sollte der Handgriff in
seiner Einwegposition (47) sein, in welcher der untere Ventilkegel mit einer kleinen Kraft durch
die Feder (50) gegen seinen Sitz gehalten wird, was ermöglicht, daß sich Fluid von der
Druckquelle (19) zu dem Kolben (17) bewegt, um die Sägekette gespannt zu halten, selbst
wenn die Sägekette auf Grund der Temperatur oder wegen Verschleiß sich dehnt, während
jegliche Einwärtsverschiebung der Führungsschiene (35) und des Kolbens (17) blockiert wird.
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Die Ventileinrichtung (18) kann mit derselben Funktion aus anderen bekannten Komponenten
aufgebaut werden, wobei eine zweite Ausführungsform derselben in Figur 5 dargestellt ist und
ein Drehventil aufweist, das mit einem federbelasteten Rückschlagventil kombiniert ist. In
dieser Ausführungsform kann das Ventil in drei Positionen eingestellt werden: eine
geschlossene (59), eine offene (58) und eine Einwegeposition (57).
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Die Ventileinrichtung kann auch mit zwei Einwegepositionen hergestellt werden, wobei in der
ersten Position Fluid sich nur von der Druckquelle (19) zu dem Kolben (17) und in der zweiten
Position nur von dem Kolben (17) zu der Druckquelle (19) bewegen kann. Dies kann man
erreichen in einer Ventileinrichtung gemäß Figur 4, indem man den oberen Ventilkegel (43)
entlang des Schaftes (45) begrenzt beweglich, jedoch federbelastet macht, so daß er aus
seinem Sitz durch Fluid, welches sich von dem Kolben (17) zu der Druckquelle (19) bewegt,
angehoben werden kann, während der Handgriff sich in der geschlossenen Position (4)
befindet. Die offene mittlere Position (48) des Handgriffes wird dann nicht benötigt. Die
Ventileinrichtung gemäß Figur 5 kann in entsprechender Weise modifiziert werden, indem man
zwei Rückschlagventile verwendet, von denen das erste wie in der Figur angeordnet ist und
das Fluid sich von der Druckquelle (19) zu dem Kanal (42) bewegen läßt, der zu dem Kolben
(17) führt, wenn der Handgriff sich in der ersten Einwegeposition (57) befindet und das
zweite zwischen dem Drehventil und dem Kanal (42) angeordnet ist und Fluid sich von dem
Kolben (17) durch den Kanal (42) und das Drehventil zu der Druckquelle (19) bewegen läßt,
wenn der Handgriff sich in der zweiten Einwegeposition (58) befindet.
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Um den Verlust der Führungsschiene zu verhindern, falls die Sägekette bricht, ist es
zweckmäßig, eine lösbare Fangeinrichtung an den festen Rippen (15) zu installieren, welche das
Führungsstück (36) daran hindert, aus dem Schlitz (14) herauszugleiten. Wenn die
Führungsschiene gewechselt werden soll, so wird die Fangeinrichtung manuell gelöst.
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Die Erfindung ist hier in Verbindung mit ihrer Verwendung an Baumerntemaschinen, die auf
einem Fahrzeug montiert sind, beschrieben worden, kann jedoch auch bei von Hand zu
haltenden Kettensägen verwendet werden. In solchen Anwendungen braucht die Platte (11)
nicht drehbar sein, sondern sollte an dem Motorgehäuse angebracht sein und der Hebel (20)
für die Verschiebung des Führungsstückes (36) kann dauerhaft montiert werden. Die
Ventileinrichtung (18) und die Druckquelle (19) können in dem Motorgehäuse angeordnet sein.